informatyka i filozofia

Paweł Stacewicz
INFORMATYKA
I FILOZOFIA
Niniejszy szkic jest przeznaczony dla dwóch grup czytelników, które w pewien sposób ku sobie
ciążą. Grupa pierwsza to niewyrobieni filozoficznie informatycy, którzy chcieliby zyskać
wstępną orientację w problematyce filozoficznej – zwłaszcza tej, która wiąże się z informatyką i
komputerami. Druga grupa to humaniści – zwłaszcza ci, którzy nie tylko używają komputerów,
lecz pragną myśleć o nich filozoficznie.
Konstruując tekst, przyjąłem założenie o minimalnej wiedzy filozoficznej pierwszych i słabej
świadomości informatycznej drugich.
0. Czym jest filozofia?
W odczuciu powszechnym filozofią nazywa się ogół rozmyślań, niekoniecznie naukowych,
nad sprawami dla człowieka podstawowymi. Czym jest prawda? Jak jest zbudowany świat?
Na czym polega sens życia? Co to znaczy „być szczęśliwym”? – oto przykłady filozoficznych
pytań, które można by mnożyć.
Zgodnie ze starogreckim brzmieniem nazwy „filozofia” (fileo – miłować, sofia – mądrość)
systematyczna refleksja nad takimi i podobnymi kwestiami ma być wyrazem umiłowania
mądrości i drogą ku jej osiągnięciu zarazem.
I. O FILOZOFII JAKO NAUCE
1. Z akademickiego punktu widzenia filozofia jest nauką – wykładaną na uniwersytetach,
podzieloną na różne specjalności i szeroko obecną w sferze naukowych publikacji.
Dyscyplinę tę cechuje najwyższy bodaj stopień ogólności. Do jej kluczowych pojęć należą:
byt, poznanie, czas, przestrzeń, materia, duch i dusza; a więc pojęcia najogólniejsze,
odnoszące do maksymalnie szerokich klas obiektów i będące podstawą najbardziej ogólnych
tez (np. termin „byt” oznacza wszystkie możliwe rzeczy, procesy, własności czy relacje; a
twierdzenia teorii bytu, zwanej też ontologią, mają się stosować do wszelkich bytów).
Aby dać jakiś obraz ogólnego charakteru filozoficznych tez, warto przytoczyć kilka z nich, wraz ze
wskazaniem działu filozofii, do którego przynależą.
(1) Ontologiczna zasada niesprzeczności: „Nie jest możliwe, aby dany przedmiot, w danej chwili,
wykazywał jakąś cechę i jej zaprzeczenie zarazem”, lub krótko „każdy byt jest niesprzeczny”.
(2) Epistemologiczna definicja prawdziwości (jedna z kilku): „Prawdziwość sądów polega na ich
zgodności z rzeczywistością”.
(3) Epistemologiczna teza komputacjonizmu: „Każdy akt poznawczy można zalgorytmizować i zrealizować
sztucznie za pomocą maszyn obliczeniowych czyli komputerów”; lub krótko: „każde poznanie jest
obliczaniem”.
1a. Filozofia-nauka dzieli się na odrębne działy – jak metafizyka, epistemologia i aksjologia
– które zajmują się wprawdzie pewnymi wydzielonymi grupami zagadnień, nadal jednak
czynią to w sposób wysoce abstrakcyjny.
Dla przykładu: w epistemologii, czyli teorii poznania, rozważa się wszelkie możliwe
formy poznania (bezpośrednie, pośrednie, zmysłowe, rozumowe itd.), próbując ustalić
między innymi to, jakie uniwersalne kryteria zapewniają ich niezawodność (np.
niezawodność wnioskowań zapewnia przestrzeganie reguł logiki, a pewności aktów
percepcji sprzyja porównywanie ich wyników z innymi spostrzeżeniami).
-1-
2. Już powyższe uwagi sugerują, że podzieloną na różne działy filozofię-naukę należy
odróżnić od nauk szczegółowych – takich jak fizyka, biologia czy psychologia. Przykładowo:
o ile fizyka interesują takie a takie prawa dotyczące określonych form materii (np. metali
przewodzących prąd), to filozofa ciekawi raczej samo pojęcie materii czy struktura i
zasadność empirycznych praw (np. pod jakimi warunkami dane prawo można uznać za
wiarygodne).
Do sugerowanego rozróżnienia motywuje dodatkowo znajomość historii filozofii, w toku
której z filozofii wyodrębniały się kolejne nauki i grupy nauk (szczegółowych).
2a. Ów proces wyodrębniania można podzielić na etapy, wiodące od filozofii będącej nauką
uniwersalną do filozofii poszczególnych nauk. Oto ich prowizoryczne zestawienie.
ETAP I
Filozofia obejmuje wszelkie badania i dociekania, jest po prostu nauką (etap właściwy
starożytności).
ETAP II
Niektóre działy filozofii, nauki uniwersalnej, zaczynają się usamodzielniać, określając
wyraźnie swój przedmiot i swoje metody – do pierwszych filozoficznych „renegatów” należą
matematyka i nauki przyrodnicze (jest to etap właściwy odrodzeniu i początkom oświecenia,
wytyczony przez takich uczonych jak Galileusz i Kartezjusz) .
ETAP III
Powstają dobrze rozwinięte nauki szczegółowe, jak fizyka, biologia czy chemia; zakres
dociekań filozoficznych kurczy się (jest to etap właściwy oświeceniu).
ETAP IV
Postępuje specjalizacja, a więc dalszy podział, nauk szczegółowych; filozofia z kolei traci
dalsze obszary badań, np. logikę (granica między tym etapem a poprzednim jest rozmyta, trwa
on do początków wieku XX).
ETAP V
Narasta potrzeba refleksji filozoficznej nad wynikami i metodami nauk szczegółowych; obok
tradycyjnych działów filozofii (jak metafizyka i epistemologia), w dużej mierze
autonomicznych w stosunku do nauk, powstają filozofie poszczególnych nauk (np.
matematyki czy fizyki), jak również bardziej ogólna filozofia nauki (etap ostatni rozpoczyna
się w wieku XX-tym i trwa do dziś).
3. Przedmiotem zainteresowania filozofii nauki oraz filozofii różnych nauk są m.in.
następujące kwestie: (1) co wyniki poszczególnych nauk wnoszą do tradycyjnych działów
filozofii (np. do metafizyki)?; (2) na czym polega specyfika nauk, jakie metody badawcze się
w nich stosuje?; (3) jakie ograniczenia poznawcze i jakie aprioryczne założenia cechują
poszczególne nauki?; (4) czy wyniki różnych nauk są ze sobą spójne?.
II. O INFORMATYCE
4. W odróżnieniu od filozofii informatyka jest dobrze określoną dziedziną szczegółową – a
dokładniej: nauką techniczną, zbudowaną na fundamentach matematycznych i logicznych. Jej
główny przedmiot stanowią sztuczne systemy do zalgorytmizowanego i zautomatyzowanego
przetwarzania danych, czyli systemy informatyczne.
Motorem badań są zastosowania, ich niezbędną podstawą jednak – teoretyczne analizy
różnych typów i struktur danych (np. tablic czy drzew) oraz metod ich przetwarzania (np.
cyfrowych czy analogowych).
5. Jako trzy podstawowe pojęcia informatyki trzeba wskazać: informację (dane), algorytm
(program) i automat (maszynę).
-2-
5a. Informacja w ujęciu informatycznym (istnieją bowiem ujęcia inne, np. fizyczne i
psychologiczne) to tyle co dane, czyli specyficzne tworzywo maszyn informatycznych.
Informacja tak pojęta musi być jakoś zakodowana i odpowiednio do kodu odzwierciedlona
fizycznie; dopiero w takiej formie można ją odbierać, przetwarzać, przekazywać (bo ma
jakiś nośnik fizyczny) i interpretować (bo coś reprezentuje).
5b. Algorytm jest pojęciem o rodowodzie matematycznym, które współcześnie oznacza
schemat maszynowej realizacji zadań określonego typu, możliwy do zakodowania w postaci
programu komputerowego. Kształt algorytmu musi być dostosowany do typu komputera
(cyfrowego, analogowego, kwantowego lub innego), za pomocą którego będzie on
realizowany.
5c. Z pojęciem algorytmu jest sprzężona idea (realizującego go) automatu, czyli maszyny
zdolnej do działania zaprogramowanego i nienadzorowanego. Pojęcie automatu
przetwarzającego dane cyfrowe uściślono w ramach (matematycznej) koncepcji
uniwersalnej maszyny Turinga.
6. Spośród trzech pojęć wymienionych wyżej pojęciem dla informatyki centralnym
(wiążącym dwa pozostałe) jest algorytm – to algorytm bowiem określa, w jaki sposób taki a
taki automat ma przetwarzać określonego typu informacje.
6a. W dziedzinie badanych przez informatykę algorytmów (a właściwie ich typów)
występuje bardzo duża różnorodność, którą można zobrazować następującymi
(przykładowymi) parami przeciwieństw: (1) algorytmy cyfrowe vs analogowe, (2)
deterministyczne vs niedeterministyczne, (3) szeregowe vs równoległe, (4) sekwencyjne vs
rekurencyjne, (5) linearne vs populacyjne, (6) algorytmy działania vs algorytmy uczenia się.
6b. Badania nad algorytmami – ich złożonością, efektywnością, stabilnością (numeryczną) i
przydatnością do rozwiązywania określonych klas problemów – stanowią jądro informatyki
teoretycznej. Toczą się one na bardzo różnych poziomach: począwszy od poziomu
najogólniejszego, zwanego teorią obliczeń (gdzie bada się uniwersalne modele
przetwarzania danych, np. model cyfrowy czy analogowy), a skończywszy na poziomie
konkretnych programistycznych zastosowań (np. programów do obsługi baz danych).
7. Szczególnie inspirującym filozoficznie działem współczesnej informatyki (również dla
autora niniejszych uwag) są badania nad sztuczną inteligencją (ang. artificial intelligence),
które mają na celu umaszynowienie różnego rodzaju procesów poznawczych, takich jak
percepcja, wnioskowanie czy uczenie się. Do typowych narzędzi realizacji tego celu należą:
systemy eksperckie, sztuczne sieci neuronowe i algorytmy ewolucyjne (wymieniamy tylko
przykładowo).
Za datę symboliczną, która wyznacza początek badań nad sztuczną inteligencją, można uznać rok 1950,
kiedy to Alan Turing (jeden z „ojców” współczesnej informatyki) opublikował w czasopiśmie Mind słynny
artykuł p.t. „Computing Machinery and Intelligence” (po polsku „Maszyny liczące i inteligencja”).
W artykule tym – inspirowanym stricte filozoficznym pytaniem o to, czy maszyny mogą myśleć – zostaje
sformułowany pierwszy test na inteligencję maszyn (zwany dziś testem Turinga), zostają przedstawione
pewne argumenty „za” i „przeciw” myśleniu maszyn, a ponadto zostają zarysowane obiecujące kierunki
badań nad inteligentnymi maszynami przyszłości (zgrupowane wokół idei automatów uczących się).
Niedługo potem, bo w roku 1956, odbywa się (w angielskim mieście Dartmouth) pierwsza konferencja
naukowa poświęcona prezentacji wyników, które mogłyby – zgodnie z oczekiwaniami jej uczestników –
sztuczną inteligencję urzeczywistnić. Na konferencji tej zostaje sformułowany program badawczy nowego
działu informatyki, nazwanego (wtedy właśnie) sztuczną inteligencją.
-3-
III. O FILOZOFII INFORMATYKI
8. Badania stricte informatyczne (takie jak projektowanie nowych algorytmów, analiza ich
złożoności czy dowodzenie twierdzeń w teorii obliczeń) należy odróżnić od ogólnej refleksji
nad znaczeniem tych badań dla innych nauk, a ogólniej dla ludzkiej kultury.
Przynajmniej część tego rodzaju refleksji zwie się filozofią informatyki – zwłaszcza
wtedy, gdy dotyka ona tradycyjnych problemów filozoficznych (jak natura ludzkiego
poznania czy najgłębsza, tj. metafizyczna, struktura rzeczywistości).
9. Wzajemne związki między informatyką i filozofią mają charakter dwustronny, to znaczy
zarówno informatyka oddziałuje na filozofię, jak i filozofia wnosi coś do informatyki.
9a. Po pierwsze zatem: informatyka inspiruje filozofów do wysuwania nowych hipotez
(takich jak teza o podobieństwie umysłu i komputera, czy interpretacja arystotelesowej
formy jako informacji); niejako przy okazji informatyka wyposaża filozofów w precyzyjny
język wyrazu i analizy tychże hipotez.
9b. Po drugie jednak: filozofia zapewnia informatykom szerszy ogląd ich bardzo
szczegółowych, technicznych badań (pozwala dostrzec, na przykład, jak inne nauki, choćby
psychologia poznawcza, wykorzystują pojęcia i metody informatyczne); daje nadto głębsze
zrozumienie stosowanych metod (a także ich potencjału i ograniczeń).
Być może też filozofia – czy to pośrednio, czy to bezpośrednio – kierunkuje i inspiruje
badania informatyczne (dobry przykład to ontologia, która może nasuwać różne pomysły w
dziedzinie baz danych czy struktur danych).
10. Jeśli chodzi o konkretne przykłady zagadnień filozoficznych, które towarzyszą badaniom
informatycznym, czy też są ich naukową konsekwencją, to grupują się one głównie w
metafizyce (ontologii), teorii poznania (epistemologii) i filozofii umysłu.
10a. Do metafizyki należy, na przykład, ważne zagadnienie statusu bytowego informacji.
Czy informacja – której różne formy poznajemy coraz lepiej za pośrednictwem
komputerów – stanowi jakąś odrębną sferę rzeczywistości (bytu)? Czy jest to ta sama sfera,
którą Arystoteles nazywał formą i traktował obok materii jako jeden z dwóch, splecionych
w każdym bycie, składników? Czy ów porządkujący i kierunkujący materię składnik
potrafimy zawsze uchwycić programistycznie, to znaczy określić, według jakiego
algorytmu i w ramach jakich struktur danych, pewien układ materialny działa i oddziałuje
na inne układy? Innymi słowy: czy informację można zredukować do danych (tworzywa
maszyn informatycznych), a jeśli tak, to do jakiego rodzaju danych (np. cyfrowych czy
analogowych)?
Oto ciąg pytań, który łączy metafizykę (nawet tę starożytną) z informatyką?
10b. Do teorii poznania należy z kolei cała paleta zagadnień związanych z poznawczymi
ograniczeniami metody algorytmicznej.
Od czasów słynnych twierdzeń Kurta Godla oraz pokrewnych im odkryć Alana Turinga
wiadomo (z pewnością właściwą matematyce), że istnieją problemy, do rozwiązania
których, nie może doprowadzić żaden algorytm. Problemy takie informatycy nazywają
nieobliczalnymi. Czy ograniczenie to tyczy się wszelkich algorytmów (schematów
rozwiązywania problemów), czy też tylko takich, które określił ściśle Alan Turing, a które
odpowiadają przepisom działania maszyn cyfrowych (równoważnych tzw. maszynom
Turinga)? Czy to samo ograniczenie stosuje się do ludzi, czy tylko do maszyn?
-4-
Oto drobna próbka zagadnień, które zaprzątają uwagę inspirowanych informatycznie
epistemologów.
10c. Z teorią poznania, badającą uwarunkowania i ograniczenia różnych aktów i metod
poznawczych, wiąże się problematyka nieco inna, wchodząca w skład filozofii umysłu.
Jej kluczowe pytanie jest następujące: „W jakim sensie i w jakim zakresie umysł jest
podobny do komputera i jakiego?” (bo, że istotne podobieństwa istnieją, to nie ulega
kwestii). W wersji naukowej pytanie to tyczy się modelowania i brzmi: „W jakim zakresie
czynności poznawcze, takie jak wnioskowanie czy uczenie się, można modelować
komputerowo?”.
Zagadnienie to stawia się również w postaci odwrotnej, zapytując o to „Czy maszyna
mogłaby myśleć?”. Namysł nad tym zagadnieniem prowadzi nie tylko do argumentów „za”
i „przeciw”, ale także do głębszej refleksji nad istotą myślenia.
11. Wiele szczegółowych zagadnień filozofii informatyki grupuje się wokół dobrze
określonych pytań, mających swe źródło w otwartych (po dziś dzień) zagadnieniach
informatycznych. Na przykład: „Czy sztuczne sieci neuronowe są równoważne uniwersalnej
maszynie Turinga?”, „Czy istnieje dobre matematyczne uzasadnienie skuteczności
informatycznych technik ewolucyjnych, czy też jedyne uzasadnienie odnosi do biologii?”,
„Czy analogowe techniki przetwarzania danych są sprowadzalne do cyfrowych?”.
-5-